资源简介

化学反应速率与化学平衡
化学反应速率
重难点突破一
【学习目标】
1．能叙述化学反应速率的概念，会定量表示化学反应速率。
2．能进行化学反应速率的相关计算。
3．会比较化学反应速率的快慢。
【学习重点】化学反应速率的定量表示方法及计算
【学习难点】比较化学反应速率的快慢
【学习方法】
通过练习，让学生学会化学反应速率的比较与计算。
【学习过程】
【预习案】
阅读课本22-23页，在课本上勾画概念并完成以下预习案。
写出化学反应速率的定义、符号、公式、单位
2.反应N2+3H2 2NH3，在2 L的密闭容器中发生，5 min内生成了0.2mol NH3，消耗了0.1 mol N2,，H2物质的量从1 mol降到了0.7 mol，列式计算v(NH3)、v(H2)和v(N2)。
3.通过化学反应速率与化学方程式中化学计量数有什么关系？
4.对反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑能否用CaCO3来表示化学反应速率？
5.【概念辨析】
(1)根据化学反应速率的大小可以推知化学反应进行的快慢。( )
(2)对于化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显。 ( )
(3)化学反应速率既有正值，又有负值。 ( )
(4)测定某化学反应从开始到2秒末的反应速率，指的是2秒末的瞬时速率。 ( )
(5)对于同一化学反应，选用不同的物质表示化学反应速率时，其数值一定不同。 ( )
(6)不能用固体和纯液体表示化学反应速率。( )
(7)对同一化学反应，用不同物质表示的化学反应速率，数值大的反应快。( )
(8)化学反应速率的大小与反应与物质本身的性质无关。( )
【归纳总结】你认为在理解化学反应速率时应注意哪些问题
【探究案】
探究一： 化学反应速率的大小比较
例1. 反应A+3B====2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为：
①v（A）=0.15 mol ·L-1·min-1 ②v（B）=0.01 mol ·L-1·s-1
③v（C）=0.40 mol ·L-1·min-1 ④v（D）=0.45 mol ·L-1·min-1
该反应进行的快慢顺序为_____________（填序号）。
【变式训练1】反应4A(g)＋3B(g)===2C(g)＋5D(g)在四种不同条件下的反应速率分别为
①v(A)＝0.02 mol·L－1·s－1 ②v(B)＝0.6 mol·L－1·min－1
③v(C)＝0.3 mol·L－1·min－1 ④v(D)＝1.2 mol·L－1·min－1
其中表示该反应速率最慢的是(　　)
A．① B．② C．③ D．④
【思考归纳】比较同一化学反应不同条件下反应速率快慢的方法？
例2:用纯净的CaCO3与稀HCl反应制CO2，实验过程记录如图所示。根据分析、判断，正确的是( )
A.OE段表示反应速率最快
B.EF段表示反应速率最快，收集的CO2最多
C.FG段表示收集的CO2最多
D.OG段表示随着时间的推移，反应速率逐渐增快
例3:化学反应速率是通过实验测定的,测量下列化学反应的速率时,测量依据不合理的是(　　)
选项 化学反应 测量依据 (单位时间内)
A CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 压强变化
B Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑ H2体积
C 2NO2(g)N2O4(g) 颜色深浅
D Ca(OH)2+Na2CO3CaCO3↓+2NaOH 沉淀质量
探究二：化学反应速率的计算
例1:已知：反应aA(g)＋bB(g) cC(g)，某温度下，在2 L的密闭容器中投入一定量的A、B，两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。
(1)从反应开始到12 s时，用A表示的反应速率为 。
(2)经测定前4 s内v(C)＝0.05 mol·L－1·s－1，则该反应的化学方程式为__ _。
(3)请在图中将生成物C的物质的量浓度随时间的变化曲线绘制出来。
(4)若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为
甲：v(A)＝0.3 mol·L－1·s－1； 乙：v(B)＝0.12 mol·L－1·s－1；
丙：v(C)＝9.6 mol·L－1·min－1；
则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为_ _
例2:为了提高煤的利用率，人们先把煤转化为CO和H2，再将它们转化为甲醇。某实验员在一定温度下的密闭容器中，充入一定量的H2和CO，发生反应：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)测定的部分实验数据如下：
t/s 0 500 1 000
c(H2)/(mol·L－1) 5.00 3.52 2.48
c(CO)/(mol·L－1) 2.50
(1)在500 s内用H2表示的化学反应速率是________。
(2)在1 000 s内用CO表示的化学反应速率是________，1 000 s时CO的转化率是________。
(3)在500 s时生成的甲醇的浓度是________ mol·L－1。
例3:等物质的量的A、B于2L的密闭容器中发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，5 min后，反应达到平衡，测得D的浓度为0.5 mol·L－1，c(A) :c(B)＝3:5，C的平均反应速率为0.1 mol·L－1·min－1。
请回答下列问题：（写出计算过程）
(1)反应开始前容器中A的物质的量为________。
(2)此时A的浓度为________。
(3)B的平均反应速率为________。
(4)x＝________。
(5)平衡时A的转化率为________。
(6)平衡时D的体积分数为________。
【思考归纳】化学反应速率相关计算的一般方法是什么
【检测案】
1．在25℃时，向100 mL含氯化氢14.6 g的盐酸里放入5.6 g纯铁粉(不考虑反应前后溶液的体积变化)，反应开始至2 min末，收集到1.12 L(标准状况)H2，在此之后，又经过4 min铁粉完全溶解。则：
(1)在前2 min内，用FeCl2表示的平均反应速率是_ _
(2)在后4 min内，用HCl表示的平均反应速率是
(3)前2 min与后4 min相比，_ 的反应速率较快。
2.在某恒容密闭容器中投入X、Y、W、Q四种物质，经一段时间后测得各物质的物质的量如下表所示：
X Y W Q
10 min 1.0 mol 3.0 mol 1.0 mol 2.0 mol
20 min 0.5 mol 1.5 mol 2.0 mol 1.0 mol
上述容器中发生的化学反应方程式可能是(　　)
A．X＋2Y===2W＋2Q B．3X＋Y＋2W===2Q
C．X＋3Y＋2Q===2W D．X＋2Y＋3Q===2W
3.把0.6 mol X气体和0.4 mol Y气体混合于2 L密闭容器中，发生反应：3X(g)＋Y(g)===nZ(g)＋2W(g)，5 min末生成0.2 mol W，若测知以Z浓度变化来表示的平均速率为0.01 mol·L－1·min－1，上述反应中Z气体的化学计量数n的值是(　　)
A．1 B．2 C．3 D．4
4．在2A(g)＋B(g) 3C(g)＋4D(g)反应中，表示该反应速率最快的是(　　)
A．vA＝0.5mol·L－1·s－1 B．vB＝0.3mol·L－1·s－1
C．vC＝0.8mol·L－1·s－1 D．vD＝1.0mol·L－1·s－1
5．某温度时，在2 L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化关系曲线如图所示。
(1)由图中的数据分析，该反应的化学方程式为________________________。
(2)反应开始至2 min、5 min时Z的平均反应速率为__________、______________。
(3)5 min后Z的生成速率比5 min末Z的生成速率________(填“大”“小”或“相等”)。
答案及解析
例1：解析：该物质的浓度由2.0 mol·L－1变为1.68 mol·L－1，改变了0.32 mol·L－1。所用时间为4 min，因此它的平均反应速率为：0.32 mol·L－1/4 min＝0.08 mol·L－1·min－1。
例2：解析：答案为C不同物质表示的反应速率之比等于相应的化学计量数之比，故不同物质表示的反应速率与其化学计量数的比值越大，表示的反应速率越快。A项，＝0.5 mol/(L·min)；B项，＝0.3 mol/(L·min)；C项，＝0.6 mol/(L·min)；D项，＝0.2 mol/(L·min)。
【变式训练1】解析：根据反应4A(g)＋3B(g)===2C(g)＋5D(g)，可以选物质D为参照，根据化学反应速率之比等于化学方程式中相应的化学计量数之比这一结论，转化为用同种物质表示的反应速率分别为：①v(A)＝0.02 mol·L－1·s－1＝1.2 mol·L－1·min－1，v(D)＝1.2 mol·L－1·min－1×＝1.5 mol·L－1；②v(D)＝0.6 mol·L－1·min－1×＝1 mol·L－1·min－1；③v(D)＝0.3 mol·L－1·min－1×＝0.75 mol·L－1·min－1；④v(D)＝1.2 mol·L－1·min－1；所以反应速率最慢的是③，C正确。
【变式训练2】答案：C
解析：本题考查化学反应速率和化学计量数的关系.
A 、由化学计量数可知, v ( W ): v ( Z )=1:1,故 A 错误;
B 、由化学计量数可知,3,故 B 错误;
C 、由化学计量数可知,4=1:2,即2v( X )= v
D 、由化学计量数可知,3:2,故 D 错误;故选 C .
例3：答案：D
解析：v(N2)＝＝0.25 mol·L－1·min－1
用N2来表示其反应速率时，因为v(N2)︰v(H2)︰v(NH3)＝1︰3︰2，则v(H2)＝0.75 mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.5 mol·L－1·min－1。
【活学活用1】答案:D
解析：物质A是固体，浓度不变，不能用A表示该反应的反应速率，故A错误；B是反应物，浓度降低，v(B)逐渐减小，C是生成物，浓度增大，v(C)逐渐增大，故B错误；2 min末的反应速率为瞬时速率，用B表示的反应速率0.3 mol/(L·min)是2 min内的平均反应速率，故C错误；反应速率之比等于方程式中相应物质的化学计量数之比，则v(B)∶ v(C)∶ v(D)＝3∶ 2∶ 1，故D正确。
【活学活用2】A
【检测案】
1.解析：(1)Fe　＋　　2HCl===　FeCl2　＋　　H2↑
Δn　　0.05 mol　　0.1 mol　　0.05 mol　　0.05 mol
v(FeCl2)＝＝0.25 mol·L－1·min－1
(2)　　　Fe＋　　　2HCl===　FeCl2＋H2↑
Δn　　0.05 mol　　0.1 mol　　0.05 mol
v(HCl)＝＝0.25 mol/(L·min)
(3)后4 min：v(FeCl2)＝0.125 mol·L－1·min－1，后4 min慢。
2.答案：C解析：从表格数据可看出X、Y、Q的物质的量减少，而W的物质的量增加，说明X、Y、Q是反应物，W是产物。在同一容器中，相同时间内，各物质的速率之比等于物质的量变化量之比，等于化学计量数之比。n(X)∶ n(Y)∶ n(Q)∶ n(W)＝(1.0 mol－0.5 mol)∶ (3.0 mol－1.5 mol)∶ (2.0 mol－1.0 mol)∶ (2.0 mol－1.0 mol)＝1︰3︰2︰2，所以X、Y、Q、W的计量数之比为1︰3︰2︰2，选C。
3.解析：(1)从0到12 s，Δc(A)＝0.8 mol·L－1－0.2 mol·L－1＝0.6 mol·L－1，v(A)＝0.6 mol·L－1÷12 s＝0.05 mol·L－1·s－1。
(2)前4 s内，Δc(A)＝0.8 mol·L－1－0.5 mol·L－1＝0.3 mol·L－1，v(A)＝0.3 mol·L－1÷4 s＝0.075 mol·L－1·s－1；v(A)︰v(C)＝a︰c＝0.075 mol·L－1·s－1︰0.05 mol·L－1·s－1＝3︰2，由图像知，在12 s时Δc(A)︰Δc(B)＝0.6 mol·L－1︰0.2 mol·L－1＝3︰1＝a︰b，则a、b、c三者的比例为3︰1︰2，所以该反应的化学方程式为3A(g)＋B(g)??2C(g)。
(3)生成物C的浓度从0开始增加，到12 s时达到最大，Δc(A)︰Δc(C)＝a︰c＝3︰2，所以Δc(C)＝2×0.6 mol·L－1÷3＝0.4 mol·L－1，则该曲线如图所示。
(4)丙容器中v(C)＝9.6 mol·L－1·min－1＝0.16 mol·L－1·s－1，则甲容器中＝＝＝0.1 mol·L－1·s－1，乙容器中＝＝＝0.12 mol·L－1·s－1，丙容器中＝＝＝0.08 mol·L－1·s－1，故甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为乙>甲>丙。

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